JP5824914B2 - 偏光素子、液晶装置および電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、偏光素子、液晶装置および電子機器に関する。

偏光素子の一つとして、偏光ガラスが知られている。偏光ガラスは無機物のみで構成できるため、有機物を含む偏光板に比べて、光に対する劣化が著しく少ない。したがって、偏光ガラスは、近年、高輝度化が進んでいる液晶プロジェクターに有効な光デバイスとして注目されている。

一般的な偏光ガラスとして、下記の特許文献１に記載されたものが公知である。その偏光ガラスの製造方法は以下の通りである。
（１）塩化物、臭化物、およびヨウ化物の群から選択した少なくとも一つのハロゲン化物および銀を含有する組成物から、所望の形状のガラス製品を作製する。
（２）そのガラス製品を、ガラス製品中にＡｇＣｌ、ＡｇＢｒ、またはＡｇＩの結晶を生成せしめるのに十分な期間にわたって、歪み点より高いが、ガラスの軟化点から約５０℃は高くない温度にまで加熱し、結晶含有製品を作製する。
（３）この結晶含有製品を、結晶が少なくとも５：１のアスペクト比に伸長されるように、アニール点より高いが、ガラスが約１０８ポアズの粘度を示す温度より低い温度において応力下で伸長せしめる。
（４）その製品を、製品上に化学的な還元表面層を発達せしめるのに十分な期間にわたり、約２５０℃より高いが、ガラスのアニール点から約２５℃は高くない温度の還元雰囲気に暴露する。ここで、伸長ハロゲン化銀粒子の少なくとも一部は銀元素に還元されている。

ところで、下記の特許文献２に、可視域に吸収ピークを持ち、数ｎｍ〜数十ｎｍ程度の粒径を有する粒子、いわゆるナノ粒子が開示されている。具体的には、５３０ｎｍの極大吸収波長を有する金粒子と、４２０ｎｍの極大吸収波長を有する銀粒子と、が記載されている。

特開昭５６−１６９１４０号公報 特開２００４−２５６９１５号公報

特許文献１に記載の製造方法では、ガラス製品中に万遍なくハロゲン化物が析出する一方で、還元工程ではガラス製品の表層のハロゲン化物しか還元できない。そのため、ガラス製品の厚さ方向の中央部分にハロゲン化物が残存する。その結果、偏光素子の透過率が低下し、この偏光素子を液晶表示装置などに適用した場合、十分な明るさが得られない虞がある。

さらに、従来のフルカラー表示の液晶表示装置の多くは、例えば赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の複数種の色材層からなるカラーフィルターを備えている。一般に、偏光素子が持つ偏光特性は波長依存性を有しており、一つの偏光素子を用いた場合には赤色光、緑色光、青色光のそれぞれに対する偏光特性は異なる。そのため、赤色光、緑色光、青色光に対して平均的な偏光特性を持つ偏光素子を用いるのが通常であった。逆に言えば、偏光素子が持つ偏光特性は赤色光、緑色光、青色光の各々に対して最適化されたものではなかった。その結果、液晶表示装置として十分な明るさやコントラスト、色再現性が得られないという問題があった。

なお、特許文献２は、可視域に吸収波長のピークを持つナノ粒子をコーティング材料に適用することが記載されているのみであり、偏光素子への応用については示唆されていない。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、波長域が互いに異なる複数の光に対して優れた偏光特性を発揮する偏光素子を提供することを目的とする。また、そのような偏光素子を用いることで表示品位に優れた液晶装置を提供することを目的とする。また、この種の液晶装置を備えた電子機器を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の偏光素子は、第１の波長領域において、第１の偏光状態の第１偏光光の透過率が、前記第１の偏光状態とは異なる第２の偏光状態の第２偏光光の透過率と異なる複数の第１の針状粒子と、前記第１の波長領域とは異なる第２の波長領域において、前記第１偏光光の透過率が前記第２偏光光の透過率と異なる複数の第２の針状粒子と、を備えたことを特徴とする。
本発明の偏光素子は、第１ナノロッドと、第２ナノロッドと、を有し、前記第１ナノロッドは、前記第１ナノロッドに第１波長領域の第１偏光状態の光である第１偏光光を照射したときの透過率が、前記第１波長領域の前記第１偏光状態とは異なる第２偏光状態の光である第２偏光光を照射したときの透過率とは異なる透過率であり、前記第２ナノロッドは、前記第２ナノロッドに前記第１波長領域とは異なる第２波長領域の前記第１偏光状態の光である第３偏光光を照射したときの透過率が、前記第２波長領域の前記第２偏光状態の光である第４偏光光を照射したときの透過率とは異なる透過率であり、 前記第１ナノロッドは、前記第１ナノロッドの長軸方向と一致した振動方向の偏光成分に対して吸収ピーク波長を有し、前記第２ナノロッドは、前記第２ナノロッドの短軸方向と一致した振動方向の偏光成分に対して吸収ピーク波長を有し、前記第１ナノロッドは、第１偏光層に形成され、前記第２ナノロッドは、前記第１偏光層とは異なる層である第２偏光層に形成され、前記第１ナノロッドの配向方向と前記第２ナノロッドの配向方向とは交差していることを特徴とする。

本発明の偏光素子は、第１の波長領域と第２の波長領域とを適切に選択することにより、複数の色光各々に対して偏光特性を高めることができる。その結果、本発明の偏光素子を液晶装置に用いた際に表示品位を高めることができる。

本発明の偏光素子は、前記第１の波長領域において前記複数の第１の針状粒子が有する、第１偏光光の透過率と第２偏光光の透過率との比が、前記第２の波長領域において前記複数の第１の針状粒子が有する、前記第１偏光光の透過率と前記第２偏光光の透過率との比とは異なり、前記第１の波長領域において前記複数の第２の針状粒子が有する、前記第１偏光光の透過率と前記第２偏光光の透過率との比が、前記第２の波長領域において前記複数の第２の針状粒子が有する、前記第１偏光光の透過率と前記第２偏光光の透過率との比とは異なる構成を採用しても良い。
この構成によれば、複数の第１の針状粒子が有する、第１偏光光の透過率と第２偏光光の透過率との比、および複数の第２の針状粒子が有する、第１偏光光の透過率と第２偏光光の透過率との比を、特定の波長領域に対して最適化することができる。

本発明の偏光素子は、前記複数の第１の針状粒子が、前記第１偏光光と前記第２偏光光のうち一方の偏光光に対して、前記第１の波長領域に吸収ピークを有し、前記複数の第２の針状粒子が、前記第１偏光光と前記第２偏光光のうち一方の偏光光に対して、前記第２の波長領域に吸収ピークを有する構成を採用しても良い。
この構成によれば、複数の第１の針状粒子と複数の第２の針状粒子とを備えたことで、第１の波長領域および第２の波長領域において吸収ピークを有し、第１の波長領域および第２の波長領域において高い偏光特性を有する偏光素子を実現できる。

本発明の偏光素子は、前記第１の波長領域において前記第１の針状粒子が有する消光比は、前記第１の波長領域において前記第１の針状粒子が有する消光比よりも大きく、前記第２の波長領域において前記第２の針状粒子が有する消光比は、前記第２の波長領域において前記第１の針状粒子が有する消光比よりも大きい構成を採用しても良い。
この構成によれば、前記第１の波長領域において前記第１の針状粒子が有する消光比は、前記第１の波長領域において前記第１の針状粒子が有する消光比よりも大きく、前記第２の波長領域において前記第２の針状粒子が有する消光比は、前記第２の波長領域において前記第１の針状粒子が有する消光比よりも大きいことで、第１の波長領域および第２の波長領域において高い偏光特性を有する偏光素子を実現できる。

本発明の偏光素子は、前記複数の第１の針状粒子と前記複数の第２の針状粒子とが、母材の中で略一方向に配向している構成を採用しても良い。
この構成によれば、第１の針状粒子と第２の針状粒子とを一の母材中に混在させた状態で基材上に偏光層を形成できるため、製造工程の簡略化が図れる。

本発明の偏光素子は、前記複数の第１の針状粒子が、第１の母材の中で略一方向に配向し、前記複数の第２の針状粒子が、第２の母材の中で略一方向に配向し、前記第１の母材が前記第２の母材の上に設けられている構成を採用しても良い。
この構成によれば、略一方向に配向した複数の第１の針状粒子を含む偏光層と略一方向に配向した複数の第２の針状粒子を含む偏光層とを、個別に形成できるため、１層毎の針状粒子の配向性を高めることができる。

本発明の偏光素子は、前記複数の第１の針状粒子および前記複数の第２の針状粒子のうち少なくとも一方に含まれる一の針状粒子は、金属単体、もしくは第１の金属の表面が第２の金属で覆われた複合金属で構成されていることが望ましい。
この構成によれば、金属単体もしくは複合金属の種類を適切に選択することで、所望の偏光特性を有する偏光素子を実現することができる。

本発明の偏光素子は、前記複数の第１の針状粒子を構成する材料が、前記複数の第２の針状粒子を構成する材料とは異なる材料を含むことが望ましい。
この構成によれば、各針状粒子の材料の種類を適切に選択することで、所望の偏光特性を有する偏光素子を実現することができる。

本発明の偏光素子は、第３の波長領域において、前記第１偏光光の透過率が前記第２偏光光の透過率と異なる複数の第３の針状粒子を更に備え、前記第１の波長領域が赤色波長域内に存在し、前記第２の波長領域が緑色波長域内に存在し、前記第３の波長領域が青色波長域内に存在することが望ましい。
この構成によれば、例えば赤色画素、緑色画素、青色画素を備えた液晶装置に用いて好適な偏光素子を実現することができる。

本発明の液晶装置は、一対の基板間に液晶が挟持された液晶パネルと、カラーフィルターと、前記液晶パネルの少なくとも一面側に配置された偏光素子と、を備え、前記偏光素子が、前記本発明の偏光素子であることを特徴とする。
本発明の液晶装置は前記本発明の偏光素子を備えているため、表示品位に優れた液晶装置を実現することができる。

本発明の電子機器は、前記本発明の液晶装置を備えたことを特徴とする。
本発明の電子機器は前記本発明の液晶装置を備えているため、表示品位に優れた液晶表示部を有する電子機器を実現することができる。

本発明の第１実施形態の偏光素子を示す断面図である。 本実施形態の偏光素子の製造工程を、順を追って示す断面図である。 本発明の第２実施形態の偏光素子を示す断面図である。 本発明の第３実施形態の偏光素子を示す断面図である。 本発明の一実施形態の液晶装置を示す平面図である。 図４のＨ−Ｈ’線に沿う断面図である。 本発明の一実施形態の電子機器を示す平面図である。

［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図１および図２を用いて説明する。
図１は、本実施形態の偏光素子を示す断面図である。図２は、本実施形態の偏光素子の製造工程を、順を追って示す断面図である。
なお、以下の各図面においては各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。

本実施形態の偏光素子１は、図１に示すように、基材としてのガラス基板２によって支持されている。ガラス基板２の具体的な材質は特に限定されるものではなく、公知のいかなるガラス基板を用いても良い。なお、透光性を有する基板であれば、特にガラス基板に限定されるものではなく、石英基板、サファイア基板、樹脂基板等を用いても良い。偏光素子１に耐熱性が要求される場合には、無機系の基板を用いることが望ましい。

偏光素子１は、ある特定の波長領域において、第１の偏光状態の第１偏光光の透過率が、前記第１の偏光状態とは異なる第２の偏光状態の第２偏光光の透過率とは異なる特性を有する。つまり、ある特定の波長域において、第１偏光光を透過する一方、第２偏光光を吸収する特性を有する。本実施形態の偏光素子１は、単一の層で構成されている。偏光素子１は、無機物を主原料とする透光性の母材５、例えばシリコン酸化物からなる母材５中に、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）等からなる複数のナノロッド４（針状粒子）が分散したものである。

個々のナノロッド４は、短軸方向が例えば数ｎｍから数十ｎｍ程度、長軸方向が例えば数十ｎｍから１００ｎｍ程度の寸法を有している。ナノロッド４は、第１の波長領域における第１偏光光の透過率と第２偏光光の透過率との比が、第１の波長領域とは異なる第２の波長領域における第１偏光光の透過率と第２偏光光の透過率との比と異なる、という特性を有している。つまり、ナノロッド４は、振動方向がナノロッド４の短軸方向と一致した偏光成分に対する吸収スペクトルが、振動方向がナノロッド４の長軸方向と一致した偏光成分に対する吸収スペクトルとは異なる、という特性を有している。本実施形態の場合、偏光素子１の内部には、後述する３種類のナノロッド４が混在しており、３種類のナノロッド４はそれぞれ異なる吸収ピーク波長を有している。３種類のナノロッド４は、略同一の方向に配向している。ここで、ガラス基板２の主面をｘｙ平面とし、ナノロッド４の配向方向をＸ軸方向とする。

３種類のナノロッド４は、銀ナノロッド４Ｂ、金ナノロッド４Ｇ、金コア・銀シェルナノロッド４Ｒ、である。銀ナノロッド４Ｂおよび金ナノロッド４Ｇは、それぞれ銀単体、金単体から構成されている。一方、金コア・銀シェルナノロッド４Ｒは、金（第１の金属）からなる針状結晶の表面が銀（第２の金属）で被覆された複合金属で構成されている。

各ナノロッド４のサイズの一例として、銀ナノロッド４Ｂは、長軸方向の寸法が例えば４０ｎｍ、短軸方向の寸法が例えば５ｎｍ、アスペクト比が８である。金ナノロッド４Ｇは、長軸方向の寸法が例えば１５ｎｍ、短軸方向の寸法が例えば５ｎｍ、アスペクト比が３である。金コア・銀シェルナノロッド４Ｒは、長軸方向の寸法が例えば２４ｎｍ、短軸方向の寸法が例えば１２ｎｍ、アスペクト比が２である。なお、アスペクト比とは、ナノロッド４の短軸方向の寸法に対する長軸方向の寸法の比である。

銀ナノロッド４Ｂは、振動方向が短軸方向と一致した偏光成分に対して４１０ｎｍ（青色波長域）に吸収ピーク波長を有している。青色波長域は、例えば第３の波長領域である。金ナノロッド４Ｇは、振動方向が短軸方向と一致した偏光成分に対して５３０ｎｍ（緑色波長域）に吸収ピーク波長を有している。緑色波長域は、例えば第２の波長領域である。金コア・銀シェルナノロッド４Ｒは、振動方向が長軸方向と一致した偏光成分に対して６５０ｎｍ（赤色波長域）に吸収ピーク波長を有している。赤色波長域は、例えば第１の波長領域である。

これにより、銀ナノロッド４Ｂは、主に青色波長域の光に対して振動方向が短軸方向と一致した偏光成分を吸収し、振動方向が長軸方向と一致した偏光成分を透過する特性を発現する。金ナノロッド４Ｇは、主に緑色波長域の光に対して振動方向が短軸方向と一致した偏光成分を吸収し、振動方向が長軸方向と一致した偏光成分を透過する特性を発現する。金コア・銀シェルナノロッド４Ｒは、主に赤色波長域の光に対して振動方向が長軸方向と一致した偏光成分を吸収し、振動方向が短軸方向と一致した偏光成分を透過する特性を発現する。したがって、銀ナノロッド４Ｂと金ナノロッド４Ｇと金コア・銀シェルナノロッド４Ｒとは互いに干渉することなく、偏光素子１は、青色波長域の光と緑色波長域の光と赤色波長域の光各々に対して偏光特性が高められた偏光素子として機能する。

上述したように、第１偏光光と第２偏光光のうち、銀ナノロッド４Ｂが吸収ピーク波長を示す偏光成分の振動方向と金コア・銀シェルナノロッド４Ｒが吸収ピーク波長を示す偏光成分の振動方向とは、互いに直交する。また、第１偏光光と第２偏光光のうち、金ナノロッド４Ｇが吸収ピーク波長を示す偏光成分の振動方向と金コア・銀シェルナノロッド４Ｒが吸収ピーク波長を示す偏光成分の振動方向とは、互いに直交する。したがって、偏光素子１において銀ナノロッド４Ｂおよび金ナノロッド４Ｇと金コア・銀シェルナノロッド４Ｒとを同一方向に配向させた場合、偏光素子１を透過する青色光および緑色光の振動方向は、偏光素子１を透過する赤色光の振動方向と異なる。しかしながら、この偏光素子１を液晶装置に適用する場合、液晶パネルの光入射側と光射出側とに本実施形態に係る偏光素子１を使用すれば、青色光、緑色光と赤色光とで透過する偏光成分が異なったとしても、液晶パネル内での偏光状態が異なるだけであり、表示上は差し支えない。

以下、上記構成の偏光素子１の製造方法について、図２（Ａ）〜図２（Ｃ）を用いて説明する。
図２（Ａ）に示すように、ガラス基板２上に、銀ナノロッド４Ｂ、金ナノロッド４Ｇ、金コア・銀シェルナノロッド４Ｒを含有する有機溶媒溶液１０を塗布する（塗布工程）。偏光層形成材料４Ａを塗布する手段としては、公知の印刷技術等を用いることができる。有機溶媒溶液１０は、シリコン酸化物の原料であるポリシラザンを任意の有機溶媒に溶解したものである。有機溶媒溶液１０を塗布した段階では、複数の銀ナノロッド４Ｂ、複数の金ナノロッド４Ｇ、複数の金コア・銀シェルナノロッド４Ｒはランダムな方向を向いている。

次に、図２（Ｂ）に示すように、有機溶媒溶液１０に対してｘ軸と平行な方向に電界を印加する（電界印加工程）。このとき、第１電極６と第２電極７とが交互に複数配置されたステージ１１上にガラス基板２を載置する。なお、図２（Ｂ）には示していないが、第１電極６および第２電極７は帯状の形状を有し、ｙ軸方向に延在している。第１電極６には高周波電源８を接続し、第２電極７は接地する。この状態で第１電極６−第２電極７間に高周波電圧を印加すると、有機溶媒溶液１０の内部に、ｘ軸と平行な方向に電界が発生する。銀ナノロッド４Ｂ、金ナノロッド４Ｇ、金コア・銀シェルナノロッド４Ｒは全て針状の形状をしており、各ナノロッド４には分極が生じている。そのため、各ナノロッド４は、長軸方向が電界の方向に沿うように配向する。

次に、図２（Ｃ）に示すように、例えばオーブン９等を用いて有機溶媒溶液１０を焼成する（焼成工程）。これにより、有機溶媒溶液１０中の有機溶媒が除去されるとともに、ポリシラザンが大気中の水分や酸素と反応して固化し、シリコン酸化物（母材５）に変化する。このとき、銀ナノロッド４Ｂ、金ナノロッド４Ｇ、金コア・銀シェルナノロッド４Ｒが略同一方向に配向した状態で固定される。
以上の工程を経て、本実施形態の偏光素子１が完成する。

従来の偏光素子は、光の波長に対してブロードな偏光特性を持つのが普通であり、偏光特性が各色光に対して最適化されているわけではなかった。そのため、例えば液晶装置に用いた際に輝度やコントラストの低下、色再現性の悪化等、表示上の不具合が生じていた。

これに対して、本実施形態の偏光素子１では、銀ナノロッド４Ｂは、青色波長域において第１偏光光の透過率が第２偏光光の透過率とは異なり、金ナノロッド４Ｇは、緑色波長域において第１偏光光の透過率が第２偏光光の透過率とは異なり、金コア・銀シェルナノロッド４Ｒは、赤色波長域において第１偏光光の透過率が第２偏光光の透過率とは異なる。

具体的には、青色波長域において、銀ナノロッド４Ｂは、短軸方向に振動する偏光成分に対して吸収ピーク波長を有し、長軸方向に振動する偏光成分を透過する。緑色波長域において、金ナノロッド４Ｇは短軸方向に振動する偏光成分に対して吸収ピーク波長を有し、長軸方向に振動する偏光成分を透過する。赤色波長域において、金コア・銀シェルナノロッド４Ｒは、長軸方向に振動する偏光成分に対して吸収ピーク波長を有し、短軸方向に振動する偏光成分を透過する。

ここで、所定の波長域において、金コア・銀シェルナノロッド４Ｒによって吸収されない偏光成分の透過率を金コア・銀シェルナノロッド４Ｒによって吸収されるべき偏光成分の透過率で除して得られる値を、所定の波長域における金コア・銀シェルナノロッド４Ｒの消光比と定義する。銀ナノロッド４Ｂの消光比と金ナノロッド４Ｇの消光比も同様に定義する。赤色波長域において、金コア・銀シェルナノロッド４Ｒの消光比は、銀ナノロッド４Ｂの消光比および金ナノロッド４Ｇの消光比よりも大きい。また、緑色波長域において、金ナノロッド４Ｇの消光比は、銀ナノロッド４Ｂの消光比および金コア・銀シェルナノロッド４Ｒの消光比よりも大きい。また、青色波長域において、銀ナノロッド４Ｂの消光比は、金ナノロッド４Ｇの消光比および金コア・銀シェルナノロッド４Ｒの消光比よりも大きい。

なお、所定の波長域において、第１偏光光と第２偏光光のうち、金コア・銀シェルナノロッド４Ｒによって吸収されるべき偏光成分とは異なる偏光成分の透過率を、所定の波長域の光において金コア・銀シェルナノロッド４Ｒが透過させる偏光成分の透過率とみなすことができる。また、所定の波長域において、第１偏光光と第２偏光光のうち、金コア・銀シェルナノロッド４Ｒによって吸収されるべき偏光成分の透過率を、所定の波長域の光において金コア・銀シェルナノロッド４Ｒが吸収する偏光成分の透過率とみなすことができる。

同様に、所定の波長域において、第１偏光光と第２偏光光のうち、金ナノロッド４Ｇによって吸収されるべき偏光成分とは異なる偏光成分の透過率を、所定の波長域の光において金ナノロッド４Ｇが透過させる偏光成分の透過率とみなすことができる。また、所定の波長域において、第１偏光光と第２偏光光のうち、金ナノロッド４Ｇによって吸収されるべき偏光成分の透過率を、所定の波長域の光において金ナノロッド４Ｇが吸収する偏光成分の透過率とみなすことができる。

同様に、所定の波長域において、第１偏光光と第２偏光光のうち、銀ナノロッド４Ｂによって吸収されるべき偏光成分とは異なる偏光成分の透過率を、所定の波長域の光において銀ナノロッド４Ｂが透過させる偏光成分の透過率とみなすことができる。また、所定の波長域において、第１偏光光と第２偏光光のうち、銀ナノロッド４Ｂによって吸収されるべき偏光成分の透過率を、所定の波長域の光において銀ナノロッド４Ｂが吸収する偏光成分の透過率とみなすことができる。

そのため、１つの偏光素子が青色光、緑色光、赤色光の各色光に対して高い偏光特性を有している。その結果、本実施形態の偏光素子１を青色画素、緑色画素、赤色画素を有する液晶装置に用いた場合、輝度やコントラストの低下、色再現性等を高められ、表示品位を向上させることができる。

また、本実施形態の偏光素子１は、単一の母材５の内部に銀ナノロッド４Ｂ、金ナノロッド４Ｇ、金コア・銀シェルナノロッド４Ｒが混在した構成を有しているため、後に母材５となるポリシラザン中に上記のナノロッドを全て混合した溶液を用いて偏光素子１を形成することができる。よって、偏光素子１の製造工程の簡略化が図れる。また、偏光素子１の構成材料が全て無機材料であるため、耐熱性に優れた偏光素子を実現することができる。

また、本実施形態の偏光素子１は、既に説明したように公知の薄膜形成技術を用いて容易に製造できるため、従来と比較して偏光素子の厚さを薄くすることができる。

［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態について、図３を用いて説明する。
本実施形態の偏光素子の基本構成は第１実施形態と同様であり、偏光層の構成が第１実施形態と異なるのみである。
図３は、本実施形態の偏光素子を示す断面図である。
図３において、第１実施形態の図１と共通する構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。

第１実施形態の偏光素子１は、ガラス基板２上に１層の偏光素子１が形成されていた。これに対して、本実施形態の偏光素子２１は、図３に示すように、基材としてのガラス基板２（基材）と、ガラス基板２の一面に積層された偏光層１２Ｂ，偏光層１２Ｇ，偏光層１２Ｒと、を備えている。３層の偏光層を、ガラス基板２側（下層側）から順に、第１偏光層１２Ｂ、第２偏光層１２Ｇ、第３偏光層１２Ｒとする。

第１偏光層１２Ｂは、第１の母材としてシリコン酸化物からなる母材５中に複数の銀ナノロッド４Ｂが分散されている。複数の銀ナノロッド４Ｂは、ガラス基板２の主面内で略同一の方向に配向している。ここで、銀ナノロッド４Ｂの配向方向をｘ軸方向とする。第２偏光層１２Ｇは、第２の母材としてシリコン酸化物からなる母材５中に複数の金ナノロッド４Ｇが分散されている。複数の金ナノロッド４Ｇは、略同一の方向、すなわち、ｘ軸方向に配向している。第３偏光層１２Ｒは、第３の母材としてシリコン酸化物からなる母材５中に複数の金コア・銀シェルナノロッド４Ｒが分散されている。複数の金コア・銀シェルナノロッド４Ｒは、略同一の方向、すなわち、ｘ軸方向に配向している。

各ナノロッド４のサイズや吸収特性は第１実施形態に記載した通りである。すなわち、銀ナノロッド４Ｂは、振動方向が短軸方向と一致した偏光成分に対して４１０ｎｍ（青色波長域）に吸収ピーク波長を有している。金ナノロッド４Ｇは、振動方向が短軸方向と一致した偏光成分に対して５３０ｎｍ（緑色波長域）に吸収ピーク波長を有している。金コア・銀シェルナノロッド４Ｒは、振動方向が長軸方向と一致した偏光成分に対して６５０ｎｍ（赤色波長域）に吸収ピーク波長を有している。

本実施形態に係る偏光素子２１は、第１実施形態に係る偏光素子１と同様に、青色波長域の光と緑色波長域の光と赤色波長域の光各々に対して偏光特性が高められた偏光素子として機能する。また、本実施形態の場合、１種類のナノロッド４を母材５の原料であるポリシラザン中に含有させた状態でガラス基板２上に１層ずつ第１偏光層１２Ｂ，第２偏光層１２Ｇ，第３偏光層１２Ｒを形成できる。そのため、各偏光層内のナノロッドの配向性を高めることができる。

［第３実施形態］
以下、本発明の第３実施形態について、図４を用いて説明する。
本実施形態の偏光素子の基本構成は第２実施形態と同様であり、第３偏光層の構成が第２実施形態と異なるのみである。
図４は、本実施形態の偏光素子を示す断面図である。
図４において、第２実施形態の図３と共通する構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。

本実施形態の偏光素子２３は、図４に示すように、基材としてのガラス基板２（基材）と、ガラス基板２の一面に積層された偏光層１２Ｂ，偏光層１２Ｇ，偏光層１３Ｒと、を備えている。ガラス基板２側（下層側）から、第１偏光層１２Ｂ、第２偏光層１２Ｇ、第３偏光層１３Ｒがこの順に積層されている。

第１偏光層１２Ｂおよび第２偏光層１２Ｇの構成は、第２実施形態と同様である。第１偏光層１２Ｂは、母材５中に複数の銀ナノロッド４Ｂが分散されている。複数の銀ナノロッド４Ｂは、ガラス基板２の主面内で略同一の方向に配向している。ここで、銀ナノロッド４Ｂの配向方向をｘ軸方向とする。第２偏光層１２Ｇは、母材５中に複数の金ナノロッド４Ｇが分散されている。複数の金ナノロッド４Ｇは、略同一の方向、すなわち、ｘ軸方向に配向している。

本実施形態の偏光素子２３では、第３偏光層１３Ｒの構成が第２実施形態と異なる。第３偏光層１２Ｒは、母材５中に複数の金コア・銀シェルナノロッド４Ｒが分散されている。複数の金コア・銀シェルナノロッド４Ｒは、略同一の方向に配向しているが、第１偏光層１２Ｂの銀ナノロッド４Ｂの配向方向および第２偏光層１２Ｇの金ナノロッド４Ｇの配向方向とは直交する方向、すなわち、ｙ軸方向に配向している。座標軸の設定は、第１実施形態と同様である。

本実施形態に係る偏光素子２３は、第１実施形態に係る偏光素子１と同様に、青色波長域の光と緑色波長域の光と赤色波長域の光各々に対して偏光特性が高められた偏光素子として機能する。

また、第１実施形態で述べたように、第１偏光光と第２偏光光のうち、銀ナノロッド４Ｂが吸収ピーク波長を示す偏光成分の振動方向と金コア・銀シェルナノロッド４Ｒが吸収ピーク波長を示す偏光成分の振動方向とは、互いに直交する。また、第１偏光光と第２偏光光のうち、金ナノロッド４Ｇが吸収ピーク波長を示す偏光成分の振動方向と金コア・銀シェルナノロッド４Ｒが吸収ピーク波長を示す偏光成分の振動方向とは、互いに直交する。ところが、本実施形態においては、金コア・銀シェルナノロッド４Ｒの配向方向と、銀ナノロッド４Ｂおよび金ナノロッド４Ｇの配向方向と、が直交しているため、全ての色光で偏光素子２３を透過する偏光成分の振動方向を一致させることができる。

［液晶装置］
以下、本発明の一実施形態である液晶装置を、図４、図５を参照して説明する。
本実施形態では、薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor, 以下、ＴＦＴと略記する）を画素スイッチング素子として用いたアクティブマトリクス方式の液晶表示装置の例を挙げて説明する。図４は本実施形態の液晶表示装置を各構成要素とともに対向基板の側から見た平面図、図５は図４のＨ−Ｈ’線に沿う断面図である。

図４および図５に示すように、本実施形態の液晶表示装置３１は、ＴＦＴアレイ基板３２と対向基板３３とがシール材３４によって貼り合わされ、このシール材３４によって区画された領域内に液晶層３５が封入された液晶パネル３６を有している。液晶層３５は、正の誘電率異方性を有する液晶材料から構成されている。シール材３４の形成領域の内側の領域には、遮光性材料からなる遮光膜（周辺見切り）３７が形成されている。

シール材３４の外側の周辺回路領域には、データ線駆動回路３８および外部回路実装端子３９がＴＦＴアレイ基板３２の一辺に沿って形成されており、この一辺に隣接する２辺に沿って走査線駆動回路４０が形成されている。ＴＦＴアレイ基板３２の残る一辺には、表示領域の両側に設けられた走査線駆動回路４０の間を接続するための複数の配線４１が設けられている。また、対向基板４３の角部においては、ＴＦＴアレイ基板３２と対向基板３３との間で電気的導通をとるための基板間導通材４２が配設されている。

対向基板３３の液晶層３５側の面には、カラーフィルター４３が形成されている。カラーフィルター４３は、マトリクス状に配列された複数のサブピクセルの各々に対応して、赤色色材層、緑色色材層、青色色材層を有している。液晶パネル３６の光入射側および光射出側には、偏光板４４，４５がそれぞれ配置されている。これらの偏光板４４，４５は、第１実施形態もしくは第２実施形態の偏光素子である。

本実施形態によれば、第１実施形態もしくは第２実施形態の偏光素子を備えたことにより、明るく、コントラストの高い表示が可能な液晶表示装置を実現できる。

［電子機器］
以下、本発明の電子機器の一実施形態を、図６を用いて説明する。
図６は上記実施形態の液晶表示装置を備えた携帯電話機の斜視図である。図６に示すように、携帯電話機１３００（電子機器）は、複数の操作ボタン１３０２、受話口１３０３、送話口１３０４とともに、上記実施形態の液晶表示装置からなる表示部１３０１を備えている。

本実施形態によれば、表示部１３０１として上記実施形態の液晶表示装置を備えたことにより、表示品位に優れた液晶表示部を備えた電子機器を実現することができる。

なお、本発明の電子機器の具体例としては、上記の携帯電話機の他、プロジェクター、電子ブック、パーソナルコンピューター、ディジタルスチルカメラ、液晶テレビジョン、ビューファインダー型またはモニター直視型のビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた電子機器等が挙げられる。

なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば上記実施形態では、複数の互いに異なる波長に対して優れた偏光特性を有する偏光素子を実現する手段として、銀ナノロッド、金ナノロッド、金コア・銀シェルナノロッドというように、波長に応じてナノロッドの材料を選択した。この手段に代えて、波長に応じてナノロッドのアスペクト比を選択してもよい。この手段によっても、複数の互いに異なる波長に対して優れた偏光特性を有する偏光素子を実現することができる。

また、上記実施形態では、ナノロッドの材料として、金と銀を用いたが、これに限定されない。半導体材料を用いてもよい。

また、上記実施形態では、３種類のナノロッドを用いることで、３つの波長域に吸収ピークを持つ偏光素子を実現したが、本発明はこれに限定されない。例えば、画像表示を構成する色光が赤、緑、青、黄のように４つであれば、偏光素子がこれらの色に応じて４つの波長域に吸収ピークを持つように、４種類のナノロッドを用いればよい。

また、画像表示を構成する色光が３つであっても、偏光素子が２つの波長域に吸収ピークを持つように、２種類のナノロッドを用いてもよい。この場合、画像表示を構成する３つの波長域のうち１つの波長域が、偏光素子が有する２つの吸収ピーク波長のいずれかと重なっていることが好ましい。

さらに、波長域についても、青色波長域、緑色波長域、赤色波長域に限るものではない。その他、偏光素子の各部の構成材料、寸法、製造工程等に関して、適宜変更が可能である。

１，２１，２３…偏光素子、２…ガラス基板（基材）、４…ナノロッド（針状粒子）、４Ｒ…金コア・銀シェルナノロッド、４Ｇ…金ナノロッド、４Ｂ…銀ナノロッド、５…母材、１２Ｂ…第１偏光層、１２Ｇ…第２偏光層、１２Ｒ，１３Ｒ…第３偏光層、３１…液晶表示装置（液晶装置）、３６…液晶パネル、４３…カラーフィルター、４４，４５…偏光板（偏光素子）、１３００…携帯電話機（電子機器）。

Claims (9)

1. 第１ナノロッドと、
   第２ナノロッドと、を有し、
   前記第１ナノロッドは、前記第１ナノロッドに第１波長領域の第１偏光状態の光である第１偏光光を照射したときの透過率が、前記第１波長領域の前記第１偏光状態とは異なる第２偏光状態の光である第２偏光光を照射したときの透過率とは異なる透過率であり、
   前記第２ナノロッドは、前記第２ナノロッドに前記第１波長領域とは異なる第２波長領域の前記第１偏光状態の光である第３偏光光を照射したときの透過率が、前記第２波長領域の前記第２偏光状態の光である第４偏光光を照射したときの透過率とは異なる透過率であり、
   前記第１ナノロッドは、前記第１ナノロッドの長軸方向と一致した振動方向の偏光成分に対して吸収ピーク波長を有し、
   前記第２ナノロッドは、前記第２ナノロッドの短軸方向と一致した振動方向の偏光成分に対して吸収ピーク波長を有し、
   前記第１ナノロッドは、第１偏光層に形成され、
   前記第２ナノロッドは、前記第１偏光層とは異なる層である第２偏光層に形成され、
   前記第１ナノロッドの配向方向と前記第２ナノロッドの配向方向とは交差していることを特徴とする偏光素子。
2. 前記第１ナノロッドは、前記第１ナノロッドに前記第１偏光光を照射したときの透過率と前記第２偏光光を照射したときの透過率との比が、前記第１ナノロッドに前記第３偏光光を照射したときの透過率と前記第４偏光光を照射したときの透過率との比とは異なり、
   前記第２ナノロッドは、前記第２ナノロッドに前記第１偏光光を照射したときの透過率と前記第２偏光光を照射したときの透過率との比が、前記第２ナノロッドに前記第３偏光光を照射したときの透過率と前記第４偏光光を照射したときの透過率との比とは異なることを特徴とする請求項１に記載の偏光素子。
3. 前記第１ナノロッドは、前記第１偏光光と前記第２偏光光のうち一方の偏光光に対して、前記第１波長領域に吸収ピークを有し、
   前記第２ナノロッドは、前記第３偏光光と前記第４偏光光のうち一方の偏光光に対して、前記第２波長領域に吸収ピークを有することを特徴とする請求項１または２に記載の偏光素子。
4. 前記第１ナノロッドに第１波長領域の光を照射したときの消光比は、前記第２ナノロッドに前記第１波長領域の光を照射したときの消光比よりも大きく、
   前記第２ナノロッドに第２波長領域の光を照射したときの消光比は、前記第１ナノロッドに前記第２波長領域の光を照射したときの消光比よりも大きいことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の偏光素子。
5. 前記第１ナノロッド及び前記第２ナノロッドは、金属単体または第１金属の表面が第２金属で覆われた複合金属であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の偏光素子。
6. 前記第１ナノロッドは、前記第２ナノロッドとは異なる材料を含むことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載の偏光素子。
7. 第３ナノロッドを有し、
   前記第３ナノロッドは、前記第３ナノロッドに前記第１波長領域及び前記第２波長領域とは異なる第３波長領域の前記第１偏光状態の光を照射したときの透過率が、前記第３波長領域の前記第２偏光状態の光を照射したときの透過率とは異なる透過率であり、
   前記第１波長領域は赤色波長域内であり、
   前記第２波長領域は緑色波長域内であり、
   前記第３波長領域は青色波長域内であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載の偏光素子。
8. 一対の基板間に液晶が挟持された液晶パネルと、カラーフィルターと、前記液晶パネルの少なくとも一面側に配置された偏光素子と、を備え、
   前記偏光素子が、請求項１ないし７のいずれか一項に記載の偏光素子であることを特徴とする液晶装置。
9. 請求項８に記載の液晶装置を備えたことを特徴とする電子機器。

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